EP4191878A1 - Bulk acoustic wave device and method for manufacturing such a device - Google Patents

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EP4191878A1
EP4191878A1 EP22211304.5A EP22211304A EP4191878A1 EP 4191878 A1 EP4191878 A1 EP 4191878A1 EP 22211304 A EP22211304 A EP 22211304A EP 4191878 A1 EP4191878 A1 EP 4191878A1
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EP
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piezoelectric layer
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layer
nitride
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Guillaume Rodriguez
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Abstract

L'invention porte sur un dispositif (1) électro-acoustique comprenant, en empilement selon une direction (z), un substrat (10) à base de silicium, une première électrode (21), une couche piézoélectrique (30) à base d'une pérovskite prise parmi le niobate de lithium LiNbO3, le tantalate de lithium LiTaO3, ou un alliage Li(Nb,Ta)O3, sur la première électrode (21), une deuxième électrode (22) disposée sur la couche piézoélectrique (30). Avantageusement, la première électrode (21) est en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure, tel que TiN, VN, TaN. Ledit dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume guidées sur un réflecteur de Bragg, comprenant, entre le substrat (10) et la première électrode (21), un empilement (50) de couches (51, 52) présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles. Les couches (52) de faible impédance sont à base de TiN ou de VN, et les couches (51) de forte impédance sont à base de HfN ou de TaN.L'invention porte également sur un procédé de réalisation d'un tel dispositif (1).The invention relates to an electro-acoustic device (1) comprising, stacked along a direction (z), a silicon-based substrate (10), a first electrode (21), a piezoelectric layer (30) based on a perovskite taken from lithium niobate LiNbO3, lithium tantalate LiTaO3, or an alloy Li(Nb,Ta)O3, on the first electrode (21), a second electrode (22) arranged on the piezoelectric layer (30) . Advantageously, the first electrode (21) is made of an electrically conductive refractory material based on nitride, such as TiN, VN, TaN. Said electro-acoustic device is a bulk acoustic wave filter guided on a Bragg reflector, comprising, between the substrate (10) and the first electrode (21), a stack (50) of layers (51, 52) presenting alternately high and low acoustic impedances. The low impedance layers (52) are based on TiN or VN, and the high impedance layers (51) are based on HfN or TaN. (1).

Description

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

La présente invention concerne, en général, un dispositif à onde acoustique de volume, et plus particulièrement, un procédé de réalisation de la couche à base d'un matériau piézoélectrique formant le cœur de ce dispositif.The present invention relates, in general, to a bulk acoustic wave device, and more particularly, to a method for producing the layer based on a piezoelectric material forming the core of this device.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Les résonateurs basés sur une structure de type « onde acoustique de volume» dite BAW (acronyme de « Bulk Acoustic Wave ») sont couramment utilisés pour réaliser des filtres RF. Le cœur des résonateurs BAW est composé d'un matériau piézoélectrique qui influence les propriétés finales du filtre.Resonators based on a “bulk acoustic wave” type structure known as BAW (acronym for “Bulk Acoustic Wave”) are commonly used to produce RF filters. The core of the BAW resonators is composed of a piezoelectric material which influences the final properties of the filter.

Le niobate de lithium (LiNbO3) est utilisé depuis plusieurs années en tant que matériau piézoélectrique. Ses propriétés intrinsèques, comme son coefficient de couplage piézoélectrique, pourrait permettre au filtre de résonner à haute fréquence, par exemple à des fréquences supérieures à 3,5 GHz, avec une bande passante pouvant aller jusqu'à 600MHz. Pour obtenir un filtre BAW présentant un coefficient de couplage élevé, typiquement jusqu'à 50%, la couche piézoélectrique à base de LiNbO3 doit notamment présenter une haute qualité cristalline et une stœchiométrie contrôlée.Lithium niobate (LiNbO3) has been used for several years as a piezoelectric material. Its intrinsic properties, such as its piezoelectric coupling coefficient, could allow the filter to resonate at high frequencies, for example at frequencies above 3.5 GHz, with a bandwidth of up to 600 MHz. To obtain a BAW filter having a high coupling coefficient, typically up to 50%, the piezoelectric layer based on LiNbO3 must in particular have a high crystalline quality and a controlled stoichiometry.

Le document « A. Reinhardt et al., Acoustic filters based on thin single crystal LiNbO3 films: Status and prospects Proc. - IEEE Ultrason. Symp. 2014, 773 » divulgue une solution basée sur un procédé de report connu sous la dénomination Smart-Cut permettant de fabriquer un filtre BAW comprenant une couche piézoélectrique à base de LiNbO3 sur substrat silicium. Une couche mince de LiNbO3 est prélevée d'un substrat donneur, typiquement à partir d'un substrat de LiNbO3 monocristallin, puis reportée vers un substrat receveur, typiquement un substrat de silicium. Cette solution met en œuvre de nombreuses étapes techniques et présente un coût significatif.The document " A. Reinhardt et al., Acoustic filters based on thin single crystal LiNbO3 films: Status and prospects Proc. - IEEE Ultrasound. Symp. 2014, 773 » discloses a solution based on a transfer process known under the name Smart-Cut making it possible to manufacture a BAW filter comprising a piezoelectric layer based on LiNbO3 on a silicon substrate. A thin layer of LiNbO3 is taken from a donor substrate, typically from a monocrystalline LiNbO3 substrate, then transferred to a receiver substrate, typically a silicon substrate. This solution implements many technical steps and has a significant cost.

Une autre solution consiste à synthétiser la couche piézoélectrique à base de LiNbO3 sur le substrat silicium, par l'intermédiaire d'une couche tampon. Le document « Growth of highly near-c-axis oriented ferroelectric LiNbO3 thin films on Si with a ZnO buffer layer, P. You et al., Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 051914 » propose de former une couche tampon à base d'oxyde de zinc sur le substrat silicium, avant de former la couche à base de niobate de lithium sur cette couche tampon. La couche piézoélectrique à base de LiNbO3 ainsi synthétisée présente néanmoins une texturation. Elle n'est pas monocristalline. La couche tampon à base de ZnO n'est pas non plus totalement compatible avec une intégration au sein d'un dispositif fonctionnel, notamment avec certaines étapes de gravure telle qu'une gravure de l'électrode inférieure ou une gravure pour la formation de la cavité sous le ZnO. Des problèmes d'adhérence sont également observés.Another solution consists in synthesizing the piezoelectric layer based on LiNbO3 on the silicon substrate, via a buffer layer. The document " Growth of highly near-c-axis oriented ferroelectric LiNbO3 thin films on Si with a ZnO buffer layer, P. You et al., Appl. Phys. Lett. 2013, 102, 051914 proposes forming a buffer layer based on zinc oxide on the silicon substrate, before forming the layer based on lithium niobate on this buffer layer. The piezoelectric layer based on LiNbO3 thus synthesized nevertheless presents a texturing. It is not monocrystalline. The ZnO-based buffer layer is also not completely compatible with integration within a functional device, in particular with certain etching steps such as etching of the lower electrode or etching for the formation of the cavity under the ZnO. Problems adherence are also observed.

Il existe donc un besoin consistant à réaliser un dispositif électro-acoustique comprenant une couche piézoélectrique à base de niobate de lithium sur un substrat à base de silicium, qui présente une qualité améliorée, tout en limitant les coûts de réalisation.There is therefore a need consisting in producing an electro-acoustic device comprising a piezoelectric layer based on lithium niobate on a substrate based on silicon, which has improved quality, while limiting the production costs.

Un objectif de la présente invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.An objective of the present invention is to meet this need at least in part.

Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.The other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from a review of the following description and the accompanying drawings. It is understood that other benefits may be incorporated.

RESUMESUMMARY

Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un procédé de réalisation d'un dispositif électro-acoustique comprenant une couche piézoélectrique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :

  • Fournir un substrat à base de silicium,
  • Former une première électrode sur le substrat,
  • Former la couche piézoélectrique sur la première électrode,
  • Former une deuxième électrode sur la couche piézoélectrique.
To achieve this objective, according to one embodiment, a method is provided for producing an electro-acoustic device comprising a piezoelectric layer, said method comprising the following steps:
  • Provide a silicon-based substrate,
  • Form a first electrode on the substrate,
  • Form the piezoelectric layer on the first electrode,
  • Form a second electrode on the piezoelectric layer.

Avantageusement, la formation de la couche piézoélectrique se fait par épitaxie, sur ladite première électrode, d'un matériau du type ABO3, O étant l'oxygène, A étant au moins un premier élément chimique pris parmi le sodium (Na), le potassium (K), le baryum (Ba), le lithium (Li), le plomb (Pb), et B étant au moins un deuxième élément chimique pris parmi le zirconium (Zr), le titane (Ti), le niobium (Nb), le tantale (Ta).Advantageously, the formation of the piezoelectric layer takes place by epitaxy, on said first electrode, of a material of the ABO3 type, O being oxygen, A being at least one first chemical element taken from sodium (Na), potassium (K), barium (Ba), lithium (Li), lead (Pb), and B being at least a second chemical element taken from zirconium (Zr), titanium (Ti), niobium (Nb) , tantalum (Ta).

Avantageusement, la première électrode est choisie en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure, tel que TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, ou un alliage desdits matériaux.Advantageously, the first electrode is chosen from an electrically conductive refractory material based on nitride, such as TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, or an alloy of said materials.

De façon préférée, le matériau ABO3 de la couche piézoélectrique est pris parmi le niobate de lithium LiNbO3, le tantalate de lithium LiTaO3, ou un alliage Li(Nb,Ta)O3.Preferably, the ABO3 material of the piezoelectric layer is taken from lithium niobate LiNbO3, lithium tantalate LiTaO3, or a Li(Nb,Ta)O3 alloy.

Dans le cadre du développement de la présente invention, certaines conditions pour la croissance par épitaxie de la couche piézoélectrique ont été déterminées. La première électrode doit de préférence présenter au moins certaines des propriétés suivantes :

  • Avoir une structure cristalline et/ou un paramètre de maille compatible avec un substrat à base de silicium. Cela permet par exemple d'épitaxier la première électrode sur le substrat.
  • Avoir une structure cristalline et/ou un paramètre de maille proche ou compatible avec le niobate de lithium ou le tantalate de lithium. Cela permet d'épitaxier la couche piézoélectrique sur la première électrode, qui forme ainsi une couche de nucléation.
  • Avoir un coefficient de dilatation thermique proche du niobate de lithium ou du tantalate de lithium. Cela permet de limiter l'apparition de fissures due aux variations de températures lors de la formation de la couche piézoélectrique.
  • Etre électriquement conductrice.
  • Pouvoir bloquer la diffusion des atomes de Li dans le Si. Cela permet d'éviter une perte de stœchiométrie d'une couche piézoélectrique à base de niobate de lithium ou de tantalate de lithium, dite couche LN/LT.
  • Confiner une onde acoustique, notamment en vue de garantir de hautes performances pour les dispositifs électro-acoustiques.
Within the framework of the development of the present invention, certain conditions for the growth by epitaxy of the piezoelectric layer have been determined. The first electrode should preferably have at least some of the following properties:
  • Have a crystal structure and/or lattice parameter compatible with a silicon-based substrate. This makes it possible, for example, to epitaxy the first electrode on the substrate.
  • Have a crystal structure and/or lattice parameter close to or compatible with lithium niobate or lithium tantalate. This makes it possible to epitax the piezoelectric layer on the first electrode, which thus forms a nucleation layer.
  • Have a coefficient of thermal expansion close to lithium niobate or lithium tantalate. This makes it possible to limit the appearance of cracks due to temperature variations during the formation of the piezoelectric layer.
  • Be electrically conductive.
  • To be able to block the diffusion of Li atoms in Si. This makes it possible to avoid a loss of stoichiometry of a piezoelectric layer based on lithium niobate or lithium tantalate, known as the LN/LT layer.
  • Confining an acoustic wave, in particular with a view to guaranteeing high performance for electro-acoustic devices.

Un préjugé technique de l'état de la technique est que la couche de nucléation doit nécessairement être à base d'oxyde afin d'éviter une perte de stœchiométrie de la couche LN/LT due à une diffusion de l'oxygène depuis la couche LN/LT vers la couche de nucléation.A technical prejudice of the state of the art is that the nucleation layer must necessarily be based on oxide in order to avoid a loss of stoichiometry of the LN/LT layer due to a diffusion of oxygen from the LN layer. /LT to the nucleation layer.

Au contraire, pour répondre à ce cahier des charges, la première électrode formant la couche de nucléation est choisie selon la présente invention en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure. Ce matériau est typiquement un nitrure réfractaire de transition à base d'un métal de transition, par exemple TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, ou leurs alliages. Dans le cadre du développement de la présente invention, il a en effet été observé qu'une telle couche de nucléation permet, de manière parfaitement inattendue, l'épitaxie de la couche LN/LT dans de bonnes conditions. De façon surprenante, il a été également observé qu'une telle couche de nucléation permet de bloquer à la fois la diffusion d'oxygène et la diffusion du lithium vers le substrat à base de silicium. Il en résulte que la couche LN/LT épitaxiée sur une telle couche de nucléation conserve la stœchiométrie requise.On the contrary, to meet these specifications, the first electrode forming the nucleation layer is chosen according to the present invention in an electrically conductive refractory material based on nitride. This material is typically a refractory transition metal-based nitride, for example TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, or their alloys. In the context of the development of the present invention, it has in fact been observed that such a nucleation layer allows, in a perfectly unexpected manner, the epitaxy of the LN/LT layer under good conditions. Surprisingly, it has also been observed that such a nucleation layer makes it possible to block both the diffusion of oxygen and the diffusion of lithium towards the silicon-based substrate. As a result, the LN/LT layer epitaxied on such a nucleation layer retains the required stoichiometry.

Par ailleurs, les différentes structures cristallines et les paramètres de maille des nitrures réfractaires de transition sont parfaitement compatibles avec celles et ceux des matériaux LN/LT et du silicium. Une telle couche de nucléation peut donc avantageusement être épitaxiée sur un substrat à base de silicium, puis permettre l'épitaxie de la couche LN/LT.Furthermore, the different crystalline structures and the lattice parameters of the refractory transition nitrides are perfectly compatible with those of the LN/LT materials and of silicon. Such a nucleation layer can therefore advantageously be epitaxially grown on a silicon-based substrate, then allow the epitaxy of the LN/LT layer.

Par ailleurs, les nitrures réfractaires de transition sont conducteurs et peuvent donc être utilisés comme première électrode d'un filtre BAW. Si ces matériaux sont épitaxiés sur silicium, ils peuvent présenter des valeurs de résistivités de l'ordre de 15µOhm.cm, ce qui est parfaitement compatible avec la fabrication d'un filtre BAW.Furthermore, refractory transition nitrides are conductive and can therefore be used as the first electrode of a BAW filter. If these materials are epitaxied on silicon, they can present resistivity values of the order of 15 μOhm.cm, which is perfectly compatible with the manufacture of a BAW filter.

Par ailleurs, les nitrures réfractaires de transition sont résistants aux conditions de croissance du LiNbO3, en particulier la température élevée requise pour la croissance du LiNbO3, qui peut être de l'ordre 1000°C.Furthermore, refractory transition nitrides are resistant to the growth conditions of LiNbO3, in particular the high temperature required for the growth of LiNbO3, which can be of the order of 1000°C.

Par ailleurs, les nitrures réfractaires de transition sont suffisamment durs pour protéger la surface du silicium lors de la croissance du LiNbO3. Ils protègent par exemple le silicium du plasma et de l'impact des ions utilisés dans la mise en œuvre d'une technique de dépôt physique en phase vapeur PVD pour la croissance du LiNbO3.Furthermore, refractory transition nitrides are hard enough to protect the silicon surface during the growth of LiNbO3. For example, they protect the silicon from the plasma and from the impact of the ions used in the implementation of a PVD physical vapor deposition technique for the growth of LiNbO3.

Les nitrures réfractaires de transition peuvent également présenter des valeurs de rigidité et d'impédance acoustique intéressantes pour confiner davantage les ondes acoustiques dans la couche piézoélectrique.Refractory transition nitrides can also have interesting rigidity and acoustic impedance values to further confine the acoustic waves in the piezoelectric layer.

La présente invention propose ainsi une solution permettant de former un dispositif électro-acoustique sur un substrat à base de silicium - sans étape de report - par l'intermédiaire de la première électrode à base d'un nitrure réfractaire de transition, jouant le rôle de couche de nucléation. Grâce à une telle couche de nucléation en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure, la couche piézoélectrique LN/LT est stœchiométrique et de haute qualité cristalline.The present invention thus proposes a solution making it possible to form an electro-acoustic device on a silicon-based substrate - without a transfer step - by means of the first electrode based on a refractory transition nitride, playing the role of nucleation layer. Thanks to such a nucleation layer in an electrically conductive refractory material based on nitride, the piezoelectric layer LN/LT is stoichiometric and of high crystalline quality.

La couche piézoélectrique présente ainsi les propriétés requises pour une application de type filtre BAW haute fréquence.The piezoelectric layer thus has the properties required for a high-frequency BAW filter type application.

Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit un dispositif électro-acoustique, notamment un dispositif à onde acoustique de volume (BAW), comprenant, en empilement selon une direction verticale :

  • un substrat à base de silicium,
  • une première électrode sur ledit substrat,
  • une couche piézoélectrique sur ladite première électrode, ladite couche piézoélectrique étant à base d'un matériau du type ABO3, O étant l'oxygène, A étant au moins un premier élément chimique pris parmi le sodium (Na), le potassium (K), le baryum (Ba), le lithium (Li), le plomb (Pb), et B étant au moins un deuxième élément chimique pris parmi le zirconium (Zr), le titane (Ti), le niobium (Nb), le tantale (Ta),
  • une deuxième électrode disposée sur la couche piézoélectrique.
According to another aspect of the invention, an electro-acoustic device is provided, in particular a bulk acoustic wave (BAW) device, comprising, stacked in a vertical direction:
  • a silicon-based substrate,
  • a first electrode on said substrate,
  • a piezoelectric layer on said first electrode, said piezoelectric layer being based on a material of the ABO3 type, O being oxygen, A being at least one first chemical element taken from sodium (Na), potassium (K), barium (Ba), lithium (Li), lead (Pb), and B being at least a second chemical element taken from zirconium (Zr), titanium (Ti), niobium (Nb), tantalum ( Your),
  • a second electrode disposed on the piezoelectric layer.

Avantageusement, la première électrode du dispositif BAW est en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure. De façon préférée, la couche piézoélectrique est à base de niobate de lithium LiNbO3, ou de tantalate de lithium LiTaO3, ou d'un alliage Li(Nb,Ta)O3. Les avantages mentionnés ci-dessus s'appliquent mutatis mutandis. Un tel dispositif est en outre directement intégrable en technologie silicium. Il peut être facilement co-intégré avec d'autres dispositifs microélectroniques ou optoélectroniques ou encore avec des microsystèmes (opto-) électromécaniques (MEMS ou MOEMS, acronymes respectifs de « Microelectromechanical systems » et « Microoptoelectromechanical systems »).Advantageously, the first electrode of the BAW device is made of a material Nitride-based electrically conductive refractory. Preferably, the piezoelectric layer is based on lithium niobate LiNbO3, or lithium tantalate LiTaO3, or an alloy Li(Nb,Ta)O3. The advantages mentioned above apply mutatis mutandis. Such a device can also be directly integrated in silicon technology. It can be easily co-integrated with other microelectronic or optoelectronic devices or even with (opto-)electromechanical microsystems (MEMS or MOEMS, respective acronyms for “Microelectromechanical systems” and “Microoptoelectromechanical systems”).

BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF FIGURES

Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation de cette dernière qui sont illustrés par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels :

  • La figure 1 illustre en coupe transverse un dispositif électro-acoustique de type BAW selon un mode de réalisation la présente invention.
  • La figure 2 illustre en coupe transverse un dispositif électro-acoustique de type BAW FBAR selon un mode de réalisation la présente invention.
  • La figure 3A illustre en coupe transverse un dispositif électro-acoustique de type BAW SMR selon un mode de réalisation la présente invention.
  • La figure 3B illustre en coupe transverse un dispositif électro-acoustique de type BAW SMR selon un autre mode de réalisation la présente invention.
  • Les figures 4A à 4E illustrent des étapes d'un procédé de fabrication d'un dispositif électro-acoustique de type BAW FBAR selon un mode de réalisation la présente invention.
The aims, objects, as well as the characteristics and advantages of the invention will emerge better from the detailed description of embodiments of the latter which are illustrated by the following accompanying drawings in which:
  • There figure 1 illustrates in transverse section an electro-acoustic device of the BAW type according to one embodiment of the present invention.
  • There picture 2 illustrates in transverse section an electro-acoustic device of the BAW FBAR type according to one embodiment of the present invention.
  • There Figure 3A illustrates in transverse section an electro-acoustic device of the BAW SMR type according to one embodiment of the present invention.
  • There Figure 3B illustrates in transverse section an electro-acoustic device of the BAW SMR type according to another embodiment of the present invention.
  • THE figures 4A to 4E illustrate steps of a method of manufacturing an electro-acoustic device of the BAW FBAR type according to one embodiment of the present invention.

Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier, sur les schémas de principe, les épaisseurs des différentes couches et portions, et les dimensions des motifs ne sont pas représentatives de la réalité.The drawings are given by way of examples and do not limit the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate understanding of the invention and are not necessarily at the scale of practical applications. In particular, on the principle diagrams, the thicknesses of the various layers and portions, and the dimensions of the patterns are not representative of reality.

DESCRIPTION DÉTAILLÉEDETAILED DESCRIPTION

Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l'invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est choisi de façon à présenter ou à former :

  • Une résistance à l'oxydation,
  • Une barrière à la diffusion du lithium.
Before starting a detailed review of embodiments of the invention, optional characteristics are set out below which may possibly be used in combination or alternatively:
According to one example, the nitride-based electrically conductive refractory material of the first electrode is chosen so as to present or form:
  • Resistance to oxidation,
  • A barrier to the diffusion of lithium.

Cela permet d'éviter une diffusion de l'oxygène et du lithium depuis la couche piézoélectrique LN/LT vers la première électrode. La stœchiométrie de la couche LN/LT est ainsi préservée.This makes it possible to avoid a diffusion of oxygen and lithium from the piezoelectric layer LN/LT towards the first electrode. The stoichiometry of the LN/LT layer is thus preserved.

Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est choisi de façon à présenter une dureté ou une rigidité mécanique suffisamment élevée pour permettre de confiner une onde acoustique dans la couche piézoélectrique LN/LT. Par exemple, le module d'Young de ce matériau est supérieur à 300 GPa. Sa dureté ou résistance peut être supérieure à 9000 MPa.According to one example, the nitride-based refractory electrically conductive material of the first electrode is chosen so as to have a sufficiently high hardness or mechanical rigidity to make it possible to confine an acoustic wave in the piezoelectric layer LN/LT. For example, the Young's modulus of this material is greater than 300 GPa. Its hardness or resistance can be greater than 9000 MPa.

Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est choisi de façon à présenter une structure cristallographique compatible avec le substrat et la couche piézoélectrique LN/LT, telle qu'une structure hexagonale ou cubique face centrée. Cela permet de limiter l'apparition de défauts structuraux lors de la formation de la couche LN/LT par épitaxie.According to one example, the nitride-based refractory electrically conductive material of the first electrode is chosen so as to have a crystallographic structure compatible with the substrate and the piezoelectric layer LN/LT, such as a face-centered hexagonal or cubic structure. This makes it possible to limit the appearance of structural defects during the formation of the LN/LT layer by epitaxy.

Selon un exemple, la formation de la première électrode est configurée de sorte que ladite première électrode présente une épaisseur e2 comprise entre 10 nm et 1000 nm, par exemple 100 nm. Cela permet d'obtenir la qualité cristalline souhaitée et/ou de limiter l'apparition de défauts structuraux.According to one example, the formation of the first electrode is configured so that said first electrode has a thickness e2 of between 10 nm and 1000 nm, for example 100 nm. This makes it possible to obtain the desired crystalline quality and/or to limit the appearance of structural defects.

Selon un exemple, la formation de la couche piézoélectrique LN/LT est configurée de sorte que ladite couche LN/LT présente, après épitaxie, une épaisseur e3 comprise entre plusieurs centaines de nanomètres et plusieurs microns. Une telle épaisseur e3 permet d'obtenir la fréquence de résonnance voulue pour le filtre BAW.According to one example, the formation of the LN/LT piezoelectric layer is configured so that said LN/LT layer has, after epitaxy, a thickness e3 of between several hundreds of nanometers and several microns. Such a thickness e3 makes it possible to obtain the desired resonance frequency for the BAW filter.

Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure est pris parmi les nitrures réfractaires de transition à base d'un métal de transition tel que du nitrure de titane TiN, du nitrure de tantale TaN, du nitrure de Niobium NbN, du nitrure de zirconium ZrN, du nitrure d'hafnium HfN, du nitrure de vanadium VN, ou leurs alliages.According to one example, the refractory electrically conductive material based on nitride is taken from refractory transition nitrides based on a transition metal such as titanium nitride TiN, tantalum nitride TaN, niobium nitride NbN, zirconium nitride ZrN, hafnium nitride HfN, vanadium nitride VN, or their alloys.

Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est choisi parmi un nitrure réfractaire de transition tel que du nitrure de titane TiN, du nitrure de tantale TaN, du nitrure de Niobium NbN, du nitrure de zirconium ZrN, du nitrure d'hafnium HfN, du nitrure de vanadium VN, ou leurs alliages.According to one example, the nitride-based electrically conductive refractory material of the first electrode is chosen from a refractory transition nitride such as titanium nitride TiN, tantalum nitride TaN, niobium nitride NbN, zirconium nitride ZrN , hafnium nitride HfN, vanadium nitride VN, or their alloys.

Selon un exemple, le dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume du type à membrane suspendue. Selon un exemple, le procédé comprend, après formation par épitaxie de la couche piézoélectrique, une gravure du substrat à base de silicium sous la première électrode portant la couche piézoélectrique, de façon à former une cavité.According to one example, the electro-acoustic device is a bulk acoustic wave filter of the suspended membrane type. According to one example, the process comprises, after formation by epitaxy of the piezoelectric layer, an etching of the silicon-based substrate under the first electrode bearing the piezoelectric layer, so as to form a cavity.

Selon un exemple, le dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume guidées sur réflecteur de Bragg. Selon un exemple, le procédé comprend, avant formation de la première électrode, une formation d'un empilement de couches présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles.According to one example, the electro-acoustic device is a guided volume acoustic wave filter on a Bragg reflector. According to one example, the method comprises, before formation of the first electrode, formation of a stack of layers having alternately high and low acoustic impedances.

Selon un exemple, les couches de faible impédance sont à base de TiN ou de VN, et les couches de forte impédance sont à base de HfN ou de TaN.According to one example, the low impedance layers are based on TiN or VN, and the high impedance layers are based on HfN or TaN.

Selon un exemple, la formation de la première électrode et/ou la formation de la couche piézoélectrique LN/LT sont effectuées par ablation laser puisée.According to one example, the formation of the first electrode and/or the formation of the piezoelectric layer LN/LT are carried out by pulsed laser ablation.

Selon un exemple, la formation de la première électrode et la formation de la couche piézoélectrique LN/LT sont effectuées par ablation laser pulsée successivement au sein d'un même réacteur sans remise à l'air entre lesdites formations. Cela permet d'éviter une étape de nettoyage de surface intermédiaire, de réduire la durée totale du procédé et de limiter les coûts. Cela permet également d'obtenir une faible rugosité en surface de la couche LN/LT.According to one example, the formation of the first electrode and the formation of the piezoelectric layer LN/LT are carried out by successively pulsed laser ablation within the same reactor without venting between said formations. This makes it possible to avoid an intermediate surface cleaning step, to reduce the total duration of the process and to limit the costs. This also makes it possible to obtain a low surface roughness of the LN/LT layer.

Selon un exemple, le substrat est à base de silicium orienté selon (111), la première électrode est à base de nitrure de titane TiN orienté selon (111), et la couche piézoélectrique est orientée selon (0001).According to one example, the substrate is based on silicon oriented along (111), the first electrode is based on titanium nitride TiN oriented along (111), and the piezoelectric layer is oriented along (0001).

Selon un exemple, la couche piézoélectrique LN/LT est directement au contact de la première électrode. En particulier, il n'y a pas de couche d'oxyde intercalaire entre la première électrode et la couche LN/LT.According to one example, the piezoelectric layer LN/LT is directly in contact with the first electrode. In particular, there is no intermediate oxide layer between the first electrode and the LN/LT layer.

Selon un exemple, le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure de la première électrode est un nitrure réfractaire de transition tel que du nitrure de titane TiN, du nitrure de tantale TaN, du nitrure de Niobium NbN, du nitrure de zirconium ZrN, du nitrure d'hafnium HfN, du nitrure de vanadium VN, ou leurs alliages.According to one example, the refractory electrically conductive material based on nitride of the first electrode is a refractory transition nitride such as titanium nitride TiN, tantalum nitride TaN, niobium nitride NbN, zirconium nitride ZrN, hafnium nitride HfN, vanadium nitride VN, or their alloys.

Selon un exemple, le dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume du type à membrane suspendue, comprenant une cavité sous la première électrode portant la couche piézoélectrique.According to one example, the electro-acoustic device is a bulk acoustic wave filter of the suspended membrane type, comprising a cavity under the first electrode bearing the piezoelectric layer.

Selon un exemple, le dispositif électro-acoustique est un filtre à ondes acoustiques de volume guidées sur réflecteur de Bragg, comprenant, entre le substrat et la première électrode, un empilement de couches présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles.According to one example, the electro-acoustic device is a bulk acoustic wave filter guided on a Bragg reflector, comprising, between the substrate and the first electrode, a stack of layers having alternately high and low acoustic impedances.

Selon un exemple, les première et deuxième électrodes sont contactées au niveau d'une face avant du dispositif.According to one example, the first and second electrodes are contacted at the level of a front face of the device.

Selon un exemple, la première électrode est contactée au niveau d'une face arrière du dispositif, et la deuxième électrode est contactée au niveau d'une face avant du dispositif.According to one example, the first electrode is contacted at a rear face of the device, and the second electrode is contacted at a front face of the device.

Selon un exemple, le substrat à base de silicium est formé d'un matériau pris parmi : le silicium, le SiC, le SiGe.According to one example, the silicon-based substrate is formed from a material chosen from among: silicon, SiC, SiGe.

Selon un exemple, le substrat à base de silicium est monocristallin.According to one example, the silicon-based substrate is monocrystalline.

Selon un exemple alternatif, le substrat à base de silicium est polycristallin.According to an alternative example, the silicon-based substrate is polycrystalline.

Selon un exemple, le substrat à base de silicium est orienté selon (111).According to one example, the silicon-based substrate is oriented along (111).

Sauf incompatibilité, il est entendu que l'ensemble des caractéristiques optionnelles ci-dessus peuvent être combinées de façon à former un mode de réalisation qui n'est pas nécessairement illustré ou décrit. Un tel mode de réalisation n'est évidemment pas exclu de l'invention. Les caractéristiques d'un aspect de l'invention, par exemple le dispositif ou le procédé, peuvent être adaptées mutatis mutandis à l'autre aspect de l'invention.Except incompatibility, it is understood that all of the optional characteristics above can be combined so as to form an embodiment which is not necessarily illustrated or described. Such an embodiment is obviously not excluded from the invention. The characteristics of one aspect of the invention, for example the device or the method, can be adapted mutatis mutandis to the other aspect of the invention.

Il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre », « sous-jacent », en « vis-à-vis » et leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt d'une première couche sur une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l'une de l'autre, mais signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant soit directement à son contact, soit en étant séparée d'elle par au moins une autre couche ou au moins un autre élément.It is specified that, in the context of the present invention, the terms "over", "overcomes", "covers", "underlying", "opposite" and their equivalents do not necessarily mean "over". contact of”. Thus, for example, the deposition of a first layer on a second layer does not necessarily mean that the two layers are directly in contact with each other, but means that the first layer at least partially covers the second layer in being either directly in contact with it, or by being separated from it by at least one other layer or at least one other element.

Une couche peut par ailleurs être composée de plusieurs sous-couches d'un même matériau ou de matériaux différents.A layer can also be composed of several sub-layers of the same material or of different materials.

On entend par un substrat, un empilement, une couche, « à base » d'un matériau A, un substrat, un empilement, une couche comprenant ce matériau A uniquement ou ce matériau A et éventuellement d'autres matériaux, par exemple des éléments d'alliage et/ou des éléments dopants. Ainsi, un substrat à base de silicium s'entend par exemple d'un substrat Si, Si dopé, SiC, SiGe. Une couche à base de TiN s'entend par exemple d'une couche TiN, TiN dopée, ou des alliages de TiN.A substrate, a stack, a layer, "based" on a material A, is understood to mean a substrate, a stack, a layer comprising this material A only or this material A and possibly other materials, for example elements alloy and/or doping elements. Thus, a silicon-based substrate means for example an Si, doped Si, SiC, SiGe substrate. A TiN-based layer means for example a TiN layer, doped TiN, or TiN alloys.

On entend par « gravure sélective vis-à-vis de » ou « gravure présentant une sélectivité vis-à-vis de » une gravure configurée pour enlever un matériau A ou une couche A vis-à-vis d'un matériau B ou d'une couche B, et présentant une vitesse de gravure du matériau A supérieure à la vitesse de gravure du matériau B. La sélectivité est le rapport entre la vitesse de gravure du matériau A sur la vitesse de gravure du matériau B.The term "selective etching with respect to" or "etching having selectivity with respect to" an etching configured to remove a material A or a layer A with respect to a material B or d 'a layer B, and having an etching speed of material A greater than the etching speed of material B. The selectivity is the ratio of the etch rate of material A to the etch rate of material B.

On entend par « conducteur électrique » un matériau présentant une valeur de résistivité inférieure à 10000 µOhm.cm, de préférence inférieure à 300 µOhm.cm, et encore préférentiellement inférieure à 100µOhm.cm, notamment pour un conducteur électrique formé par une électrode inférieure.“Electrical conductor” means a material having a resistivity value of less than 10,000 μOhm.cm, preferably less than 300 μOhm.cm, and even more preferably less than 100 μOhm.cm, in particular for an electrical conductor formed by a lower electrode.

Plusieurs modes de réalisation de l'invention mettant en œuvre des étapes successives du procédé de fabrication sont décrits ci-après. Sauf mention explicite, l'adjectif « successif » n'implique pas nécessairement, même si cela est généralement préféré, que les étapes se suivent immédiatement, des étapes intermédiaires pouvant les séparer.Several embodiments of the invention implementing successive steps of the manufacturing method are described below. Unless explicitly mentioned, the adjective “successive” does not necessarily imply, even if this is generally preferred, that the stages follow each other immediately, intermediate stages possibly separating them.

Par ailleurs, le terme « étape » s'entend de la réalisation d'une partie du procédé, et peut désigner un ensemble de sous-étapes.Furthermore, the term “step” means the performance of part of the method, and can designate a set of sub-steps.

Par ailleurs, le terme « étape » ne signifie pas obligatoirement que les actions menées durant une étape soient simultanées ou immédiatement successives. Certaines actions d'une première étape peuvent notamment être suivies d'actions liées à une étape différente, et d'autres actions de la première étape peuvent être reprises ensuite. Ainsi, le terme étape ne s'entend pas forcément d'actions unitaires et inséparables dans le temps et dans l'enchaînement des phases du procédé.Moreover, the term "stage" does not necessarily mean that the actions carried out during a stage are simultaneous or immediately successive. Certain actions of a first step can in particular be followed by actions linked to a different step, and other actions of the first step can be resumed afterwards. Thus, the term step does not necessarily mean unitary and inseparable actions in time and in the sequence of the phases of the process.

Un repère de préférence orthonormé, comprenant les axes x, y, z est représenté sur les figures annexées. Lorsqu'un seul repère est représenté sur une même planche de figures, ce repère s'applique à toutes les figures de cette planche.A preferably orthonormal frame, comprising the axes x, y, z is shown in the appended figures. When only one reference is represented on the same sheet of figures, this reference applies to all the figures of this sheet.

Dans la présente demande de brevet, l'épaisseur d'une couche est prise selon une direction normale au plan d'extension principal de la couche. Ainsi, une couche présente typiquement une épaisseur selon z. Les termes relatifs « sur », « surmonte », « sous », « sous-jacent », « intercalé » se réfèrent à des positions prises selon la direction z.In the present patent application, the thickness of a layer is taken along a direction normal to the main extension plane of the layer. Thus, a layer typically has a thickness along z. The relative terms “over”, “overcomes”, “under”, “underlying”, “intercalated” refer to positions taken along the z direction.

Les termes « vertical », « verticalement » se réfèrent à une direction selon z. Les termes « horizontal », « horizontalement », « latéral », « latéralement » se réfèrent à une direction dans le plan xy. Sauf mention explicite, l'épaisseur, la hauteur et la profondeur sont mesurées selon z.The terms “vertical”, “vertically” refer to a direction along z. The terms "horizontal", "horizontally", "lateral", "laterally" refer to a direction in the xy plane. Unless explicitly mentioned, the thickness, the height and the depth are measured according to z.

Un élément situé « à l'aplomb » ou « au droit d'» un autre élément signifie que ces deux éléments sont situés tous deux sur une même ligne perpendiculaire à un plan dans lequel s'étend principalement une face inférieure ou supérieure d'un substrat, c'est-à-dire sur une même ligne orientée verticalement sur les figures.An element located " plumb " or " in line with " another element means that these two elements are both located on the same line perpendicular to a plane in which extends mainly a lower or upper face of a substrate, that is to say on the same line oriented vertically in the figures.

Dans le cadre de la présente invention, plusieurs dispositifs électro-acoustiques de type BAW peuvent être envisagés. Ces dispositifs sont par exemple :

  • le BAW-SMR (acronyme de « solidly mounted resonator »), qui comprend typiquement un empilement de couches présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles, l'ensemble jouant le rôle d'un réflecteur de Bragg ;
  • le BAW-HBAR (acronyme de « High overtone Bulk Acoustic Resonator ») ; c'est le substrat lui-même qui est le lieu d'ondes stationnaires, typiquement sur plusieurs dizaines ou centaines de micromètres ;
  • le BAW-FBAR (acronyme de « Film Bulk Acoustic Resonator ») ; c'est une membrane, séparée du substrat par une zone de vide, qui est en résonance.
In the context of the present invention, several electro-acoustic devices of the BAW type can be envisaged. These devices are for example:
  • the BAW-SMR (acronym for “solidly mounted resonator”), which typically comprises a stack of layers presenting alternately high and low acoustic impedances, the assembly acting as a Bragg reflector;
  • the BAW-HBAR (acronym for “High overtone Bulk Acoustic Resonator”); it is the substrate itself which is the site of standing waves, typically over several tens or hundreds of micrometers;
  • the BAW-FBAR (acronym for “Film Bulk Acoustic Resonator”); it is a membrane, separated from the substrate by a vacuum zone, which is in resonance.

Cette liste n'est pas limitative. D'autres dispositifs peuvent être envisagés.This list is not exhaustive. Other devices can be considered.

Dans le cadre de la présente invention, un nitrure réfractaire de transition est un nitrure d'un métal de transition ou élément de transition (élément dont les atomes ont une sous-couche électronique d incomplète, ou qui peuvent former des cations dont la sous-couche électronique d est incomplète). Ces éléments sont regroupés au sein du bloc d du tableau périodique des éléments.In the context of the present invention, a refractory transition nitride is a nitride of a transition metal or transition element (element whose atoms have an incomplete d electron sub-shell, or which can form cations whose sub- electron shell d is incomplete). These elements are grouped together in block d of the periodic table of elements.

Dans les exemples décrits ci-dessous, la couche LN/LT illustrée est à base de niobate de lithium LiNbO3. Une couche de tantalate de lithium LiTaO3 ou une couche à base d'un alliage Li(Nb,Ta)O3 peut être substituée à cette couche de niobate de lithium LiNbO3 dans le cadre de cette invention. Ainsi, toutes les caractéristiques et tous les effets techniques mentionnés à propos du LiNbO3 sont parfaitement applicables et combinables à une couche de LiTaO3 ou de Li(Nb,Ta)O3.In the examples described below, the LN/LT layer illustrated is based on lithium niobate LiNbO3. A layer of lithium tantalate LiTaO3 or a layer based on an alloy Li(Nb,Ta)O3 can be substituted for this layer of lithium niobate LiNbO3 within the scope of this invention. Thus, all the characteristics and all the technical effects mentioned about LiNbO3 are perfectly applicable and combinable with a layer of LiTaO3 or Li(Nb,Ta)O3.

Des analyses en diffraction des rayons X, par exemple en configuration 2θ, ou en rotation selon ϕ et/ou Ω (phi-scan et omega-scan), peuvent être effectuées de manière à déterminer la qualité cristalline des couches LN/LT et des électrodes ou couches de nucléation, et leur relation d'épitaxie.X-ray diffraction analyses, for example in 2θ configuration, or in rotation according to ϕ and/or Ω (phi-scan and omega-scan), can be carried out in order to determine the crystalline quality of the LN/LT layers and of the electrodes or nucleation layers, and their epitaxial relationship.

La figure 1 illustre en coupe transverse un dispositif 1 de type filtre BAW HBAR, selon un mode de réalisation de l'invention. Ce dispositif 1 comprend typiquement un substrat 10 à base de silicium sur lequel est formée une première électrode 21 à base de nitrure de titane TiN. Une couche 30 de niobate de lithium LiNbO3 est directement au contact de la première électrode 21. Une deuxième électrode 22 surmonte la couche 30 piézoélectrique LN/LT.There figure 1 illustrates in transverse section a device 1 of the BAW HBAR filter type, according to one embodiment of the invention. This device 1 typically comprises a substrate 10 based on silicon on which is formed a first electrode 21 based on titanium nitride TiN. A layer 30 of lithium niobate LiNbO3 is directly in contact with the first electrode 21. A second electrode 22 surmounts the piezoelectric layer 30 LN/LT.

L'utilisation d'une première électrode à base de nitrure réfractaire conducteur électrique, notamment en TiN, permet avantageusement de réaliser une hétéro-épitaxie de LiNbO3 sur substrat 10 silicium. Cette première électrode 21 peut ainsi être assimilée à une couche de nucléation. Cette solution permet de réaliser des dispositifs 1 électroacoustiques BAW de haute performance. L'épitaxie permet notamment d'obtenir une couche de LiNbO3 stœchiométrique, orientée préférentiellement selon une unique orientation cristalline dans toutes les directions et de haute qualité cristalline. L'épaisseur de cette couche de LiNbO3 obtenue par épitaxie est en outre parfaitement contrôlée. La couche de LiNbO3 peut être formée directement sur des substrats 10 de différentes tailles, sans étape de report intermédiaire. Cela permet avantageusement de diminuer les coûts de fabrication d'un tel empilement de couches 10, 21, 30. Un tel procédé peut en outre être directement intégré dans une usine de production au standard de la technologie CMOS (transistors MOS - Métal/Oxyde/Semiconducteur - complémentaires de type N et P).The use of a first electrode based on electrically conductive refractory nitride, in particular TiN, advantageously makes it possible to carry out hetero-epitaxy of LiNbO3 on a silicon substrate. This first electrode 21 can thus be likened to a nucleation layer. This solution makes it possible to produce high-performance BAW electroacoustic devices 1 . Epitaxy notably makes it possible to obtain a layer of stoichiometric LiNbO3, preferentially oriented according to a single crystalline orientation in all directions and of high crystalline quality. The thickness of this layer of LiNbO3 obtained by epitaxy is also perfectly controlled. The LiNbO3 layer can be formed directly on substrates 10 of different sizes, without an intermediate transfer step. This advantageously makes it possible to reduce the manufacturing costs of such a stack of layers 10, 21, 30. Such a method can also be directly integrated into a production plant with standard CMOS technology (MOS transistors - Metal/Oxide/ Semiconductor - N- and P-type complementary).

Le substrat 10 peut être un substrat massif de silicium, dit bulk. Alternativement ce substrat 10 peut être un substrat de type SOI (acronyme de « Silicon On Insulator » signifiant silicium sur isolant). D'autres substrats 10 peuvent être envisagés, par exemple des substrats à base de SiC. De tels substrats présentent une compatibilité totale avec les technologies silicium pour la micro-électronique. Le silicium peut être également conducteur thermique et/ou électrique. Cela permet par exemple d'évacuer la chaleur générée dans un filtre BAW en fonctionnement. Cela permet éventuellement de contacter le dispositif par la face arrière 100, notamment lorsque le silicium est dopé.Substrate 10 can be a solid silicon substrate, called bulk. Alternatively, this substrate 10 can be an SOI type substrate (acronym for “Silicon On Insulator” meaning silicon on insulator). Other substrates 10 can be envisaged, for example substrates based on SiC. Such substrates have full compatibility with silicon technologies for microelectronics. The silicon can also be a thermal and/or electrical conductor. This makes it possible, for example, to evacuate the heat generated in a BAW filter in operation. This possibly makes it possible to contact the device via the rear face 100, in particular when the silicon is doped.

La première électrode ou couche de nucléation 21 est de préférence à base d'un nitrure réfractaire de transition. Elle présente de préférence une structure cristallographique hexagonale ou cubique face centrée. Une telle structure permet notamment une épitaxie de la couche de nucléation sur du silicium orienté selon (001) et (111). Cela permet également d'épitaxier un matériau LN/LT selon différentes orientations cristallines. De façon préférée, le silicium est orienté selon (111). La couche de nucléation 21 est par exemple à base de nitrure de titane TiN. Le TiN est typiquement conducteur thermique et électrique. Le TiN est en outre un matériau rigide permettant de confiner une onde acoustique dans une couche supérieure de type LN/LT. Le TiN peut être cru ou déposé sur silicium de façon connue. Le nitrure de vanadium, le nitrure de zirconium, le nitrure de tantale, le nitrure d'Hafnium et le nitrure de niobium présentent des propriétés similaires à celles du nitrure de titane. Ils peuvent également être avantageusement choisis en tant que première électrode / couche de nucléation 21. Dans la suite, du fait de sa double fonction d'électrode et de couche de nucléation, la première électrode 21 est dénommée « électrode de nucléation 21 ».The first electrode or nucleation layer 21 is preferably based on a refractory transition nitride. It preferably has a hexagonal or face-centered cubic crystallographic structure. Such a structure notably allows epitaxy of the nucleation layer on silicon oriented along (001) and (111). This also makes it possible to epitaxial an LN/LT material according to different crystalline orientations. Preferably, the silicon is oriented along (111). The nucleation layer 21 is for example based on titanium nitride TiN. TiN is typically a thermal and electrical conductor. TiN is furthermore a rigid material making it possible to confine an acoustic wave in an upper layer of the LN/LT type. The TiN can be raw or deposited on silicon in a known way. Vanadium Nitride, Zirconium Nitride, Tantalum Nitride, Hafnium Nitride, and Niobium Nitride exhibit similar properties to titanium nitride. They can also be advantageously chosen as the first electrode/nucleation layer 21. In what follows, due to its dual function of electrode and nucleation layer nucleation, the first electrode 21 is called “nucleation electrode 21”.

L'électrode de nucléation 21 peut être formée par une technique de dépôt physique ou chimique, par exemple et de façon préférée par ablation laser pulsé PLD (acronyme de « Pulsed Laser Déposition »). Elle peut être alternativement formée par l'une des techniques suivantes: dépôt chimique en phase vapeur (CVD, acronyme de chemical vapor déposition), préférentiellement dépôt chimique en phase vapeur à précurseurs métal-organiques (MOCVD, acronyme de metal organic chemical vapor déposition), pulvérisation cathodique PVD (sputtering), dépôt par couche atomique assistée par plasma (PEALD, acronyme de plasma enhanced atomic layer déposition).The nucleation electrode 21 can be formed by a physical or chemical deposition technique, for example and preferably by pulsed laser ablation PLD (acronym for “Pulsed Laser Deposition”). It can alternatively be formed by one of the following techniques: chemical vapor deposition (CVD, acronym for chemical vapor deposition), preferably chemical vapor deposition with metal-organic precursors (MOCVD, acronym for metal organic chemical vapor deposition) , PVD sputtering, plasma-enhanced atomic layer deposition (PEALD, acronym for plasma enhanced atomic layer deposition).

Elle est de préférence épitaxiée sur le substrat 10. Cela permet d'obtenir une couche de nucléation 21 monocristalline. Selon un autre mode de réalisation, l'électrode de nucléation 21 est polycristalline avec par exemple une orientation préférentielle. Une orientation selon un plan de croissance (111) peut être typiquement choisie pour une électrode de nucléation 21 en TiN.It is preferably epitaxied on the substrate 10. This makes it possible to obtain a monocrystalline nucleation layer 21 . According to another embodiment, the nucleation electrode 21 is polycrystalline with, for example, a preferential orientation. An orientation along a (111) growth plane can typically be chosen for a TiN nucleation electrode 21.

L'électrode de nucléation 21 formée sur le substrat 10 est de préférence stœchiométrique. Elle présente une épaisseur e2 comprise entre 10 et 1000 nanomètres, par exemple de l'ordre de 100 nm. L'épaisseur e2 de l'électrode de nucléation 21 peut être choisie en fonction de la qualité cristalline souhaitée.The nucleation electrode 21 formed on the substrate 10 is preferably stoichiometric. It has a thickness e2 of between 10 and 1000 nanometers, for example of the order of 100 nm. The thickness e2 of the nucleation electrode 21 can be chosen according to the desired crystalline quality.

La couche piézoélectrique 30 LN/LT est à base de niobate de lithium LiNbO3 ou de tantalate de lithium LiTaO3, ou encore un alliage du type Li(Ta,Nb)O3. Cette couche 30 peut être formée par une technique de dépôt physique ou chimique, par exemple et de façon préférée par ablation laser pulsée PLD. Elle peut être alternativement formée par l'une des techniques suivantes: dépôt chimique en phase vapeur (CVD, acronyme de chemical vapor déposition), préférentiellement dépôt chimique en phase vapeur à précurseurs métal-organiques (MOCVD, acronyme de metal organic chemical vapor déposition), pulvérisation cathodique PVD (sputtering), épitaxie par jet moléculaire (MBE, acronyme de Molecular Beam Epitaxy).Piezoelectric layer 30 LN/LT is based on lithium niobate LiNbO3 or lithium tantalate LiTaO3, or even an alloy of the Li(Ta,Nb)O3 type. This layer 30 can be formed by a physical or chemical deposition technique, for example and preferably by PLD pulsed laser ablation. It can alternatively be formed by one of the following techniques: chemical vapor deposition (CVD, acronym for chemical vapor deposition), preferably chemical vapor deposition with metal-organic precursors (MOCVD, acronym for metal organic chemical vapor deposition) , PVD sputtering, molecular beam epitaxy (MBE, acronym for Molecular Beam Epitaxy).

La couche piézoélectrique 30 LN/LT est avantageusement épitaxiée sur l'électrode de nucléation 21. Elle peut être monocristalline ou polycristalline, avec par exemple une orientation préférentielle. Une orientation selon un plan de croissance (0001) peut être typiquement choisie. Cela permet de maximiser la vitesse de propagation des ondes acoustiques au sein de la couche 30 LN/LT. D'autres orientations peuvent être choisies en fonction de l'application désirée.The LN/LT piezoelectric layer 30 is advantageously epitaxied on the nucleation electrode 21. It can be monocrystalline or polycrystalline, with for example a preferential orientation. An orientation according to a growth plan (0001) can typically be chosen. This makes it possible to maximize the speed of propagation of the acoustic waves within the LN/LT layer. Other orientations can be chosen depending on the desired application.

La couche 30 LN/LT formée sur l'électrode de nucléation 21 est de préférence stœchiométrique, par exemple Li,Nb,O3. Le pourcentage atomique de lithium est idéalement proche de 50 %. La couche 30 LN/LT présente une épaisseur e3 comprise entre 50 nanomètres et quelques centaines de nanomètres ou quelques microns, par exemple de l'ordre de 500 nm. L'épaisseur e3 de la couche 30 LN/LT peut être choisie en fonction de la fréquence de résonance souhaitée.The LN/LT layer 30 formed on the nucleation electrode 21 is preferably stoichiometric, for example Li,Nb,O 3 . The atomic percentage of lithium is ideally close to 50%. The LN/LT layer 30 has a thickness e3 of between 50 nanometers and a few hundred nanometers or a few microns, for example of the order of 500 nm. The thickness e3 of the LN/LT layer 30 can be chosen according to the desired resonance frequency.

Selon une possibilité, l'électrode de nucléation 21 et la couche 30 LN/LT sont toutes deux réalisées in situ par PLD dans un même réacteur de croissance. La croissance de la couche 30 LN/LT peut ainsi être réalisée directement après la fin de croissance de l'électrode de nucléation 21. Cela permet d'éviter une remise à l'air de l'électrode de nucléation 21 avant épitaxie de la couche 30 LN/LT. La surface de l'électrode de nucléation 21 n'est donc pas contaminée, ni polluée, ni oxydée. Cela évite une étape de nettoyage intermédiaire. La durée du procédé est ainsi diminuée. Cela permet également de limiter l'apparition de rugosité lors de la formation de la couche 30 LN/LT. L'état de l'interface entre la couche 30 LN/LT et l'électrode de nucléation 21 n'est donc pas modifié et la surface de la couche 30 LN/LT est ainsi optimisée.According to one possibility, the nucleation electrode 21 and the LN/LT layer 30 are both produced in situ by PLD in the same growth reactor. The growth of the LN/LT layer 30 can thus be carried out directly after the end of growth of the nucleation electrode 21. 30LN/LT. The surface of the nucleation electrode 21 is therefore neither contaminated, nor polluted, nor oxidized. This avoids an intermediate cleaning step. The duration of the process is thus reduced. This also makes it possible to limit the appearance of roughness during the formation of the LN/LT layer. The state of the interface between the LN/LT layer 30 and the nucleation electrode 21 is therefore not modified and the surface of the LN/LT layer 30 is thus optimized.

La deuxième électrode 22 est typiquement à base d'un matériau d'électrode électriquement conducteur. Selon une possibilité, ce matériau d'électrode peut également présenter une forte impédance acoustique. Le platine, l'aluminium ou le molybdène peuvent être choisis comme matériau d'électrode. La deuxième électrode 22 peut être structurée de façon à présenter des motifs d'électrode. Une telle électrode 22 est typiquement formée par lithographie/gravure à partir d'une couche électriquement conductrice déposée sur la couche 30 LN/LT. Dans les dispositifs électro-acoustiques 1 selon la présente invention, la couche piézoélectrique 30 est prise en sandwich entre les première et deuxième électrodes 21, 22, selon la direction verticale z. La couche piézoélectrique 30 est de préférence directement au contact des première et deuxième électrodes 21, 22.The second electrode 22 is typically based on an electrically conductive electrode material. According to one possibility, this electrode material may also have a high acoustic impedance. Platinum, aluminum or molybdenum can be chosen as the electrode material. The second electrode 22 can be structured so as to present electrode patterns. Such an electrode 22 is typically formed by lithography/etching from an electrically conductive layer deposited on the LN/LT layer. In the electro-acoustic devices 1 according to the present invention, the piezoelectric layer 30 is sandwiched between the first and second electrodes 21, 22, in the vertical direction z. The piezoelectric layer 30 is preferably directly in contact with the first and second electrodes 21, 22.

La figure 2 illustre un autre mode de réalisation du dispositif 1. Dans cet exemple, le dispositif 1 est un filtre BAW de type FBAR. Les caractéristiques des différents éléments décrits ci-dessus dans le cas du BAW HBAR (substrat, électrode de nucléation, couche piézoélectrique, deuxième électrode) sont également valables dans les modes de réalisation qui suivent, mutatis mutandis. En plus des éléments décrits ci-dessus, le BAW FBAR comprend une cavité 40 formée dans le substrat 10, sous la couche piézoélectrique 30 et l'électrode de nucléation 21.There picture 2 illustrates another embodiment of device 1. In this example, device 1 is an FBAR type BAW filter. The characteristics of the various elements described above in the case of the BAW HBAR (substrate, nucleation electrode, piezoelectric layer, second electrode) are also valid in the embodiments which follow, mutatis mutandis. In addition to the elements described above, the BAW FBAR comprises a cavity 40 formed in the substrate 10, under the piezoelectric layer 30 and the nucleation electrode 21.

Cette cavité 40 peut être formée par gravure du substrat 10 au travers d'une ouverture de l'électrode de nucléation 21. Avantageusement, dans le cas d'un substrat silicium et d'une électrode de nucléation 21 en TiN, la sélectivité de gravure SSi:STiN entre le Si et le TiN est suffisamment élevée, typiquement supérieure à 5:1, de façon à ce que l'électrode de nucléation 21 ne soit pas endommagée lors de la gravure du silicium. La gravure du silicium peut se faire en gravure humide à base d'une solution d'ammoniaque diluée NH4OH ou d'hydroxyde de tétraméthylammonium (TMAH). L'électrode de nucléation 21 forme dès lors, avec la couche piézoélectrique 30, une membrane suspendue au-dessus de la cavité 40.This cavity 40 can be formed by etching the substrate 10 through an opening of the nucleation electrode 21. Advantageously, in the case of a substrate silicon and a TiN nucleation electrode 21, the S Si :S TiN etching selectivity between Si and TiN is sufficiently high, typically greater than 5:1, so that the nucleation electrode 21 does not is not damaged during the etching of the silicon. Silicon etching can be done by wet etching using a dilute ammonia solution NH4OH or tetramethylammonium hydroxide (TMAH). Nucleation electrode 21 therefore forms, with piezoelectric layer 30, a membrane suspended above cavity 40.

La cavité 40 est de préférence formée à l'aplomb de la couche piézo-électrique 30. Elle peut s'étendre de part et d'autre des bords 31, 32 de la couche piézoélectrique 30, en projection dans le plan xy.The cavity 40 is preferably formed directly above the piezoelectric layer 30. It can extend on either side of the edges 31, 32 of the piezoelectric layer 30, in projection in the xy plane.

Les figures 3A, 3B illustrent différents modes de réalisation d'un dispositif 1 de type BAW-SMR. Dans ces dispositifs, en plus des éléments du BAW HBAR, un empilement 50 de couches 51, 52 formant un réflecteur de Bragg « acoustique » est intercalé entre le substrat 10 et l'électrode de nucléation 21.THE Figures 3A, 3B illustrate different embodiments of a device 1 of the BAW-SMR type. In these devices, in addition to the elements of the BAW HBAR, a stack 50 of layers 51, 52 forming an “acoustic” Bragg reflector is inserted between the substrate 10 and the nucleation electrode 21.

Cet empilement 50 est de préférence épitaxié sur le substrat 10. Il présente de préférence une conduction électrique au travers de l'ensemble des couches 51, 52. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 3A, les contacts électriques 41, 42 sont réalisés d'un même côté du dispositif 1, typiquement en face avant 101, directement sur les première et deuxième électrodes 21, 22. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 3B, les contacts électriques 41, 42 sont réalisés sur deux côtés opposés du dispositif 1, typiquement en face avant 101 sur l'électrode 22 et en face arrière 100 du substrat 10. La première électrode 21 est alors indirectement contactée via le substrat 10 et l'empilement 50. Cela permet d'éviter une reprise de contact en face avant pour la première électrode 2, qui se trouve sous la couche piézo-électrique 30. Le nombre d'étapes du procédé est ainsi réduit. Cela permet avantageusement d'augmenter la surface exploitable de la couche piézoélectrique 30 en face avant, dans le plan xy.This stack 50 is preferably epitaxied on the substrate 10. It preferably exhibits electrical conduction through all of the layers 51, 52. In the embodiment illustrated in Figure 3A , the electrical contacts 41, 42 are made on the same side of the device 1, typically on the front face 101, directly on the first and second electrodes 21, 22. In the embodiment illustrated in Figure 3B , the electrical contacts 41, 42 are made on two opposite sides of the device 1, typically on the front face 101 on the electrode 22 and on the rear face 100 of the substrate 10. The first electrode 21 is then indirectly contacted via the substrate 10 and the stack 50. This makes it possible to avoid a resumption of contact on the front face for the first electrode 2, which is located under the piezoelectric layer 30. The number of process steps is thus reduced. This advantageously makes it possible to increase the exploitable surface of the piezoelectric layer 30 on the front face, in the xy plane.

Les couches 51, 52 sont respectivement des couches de forte impédance acoustique et de faible impédance acoustique, relativement les unes aux autres. On choisira typiquement un facteur supérieur à 2, et de préférence supérieur à 3, entre les valeurs de forte impédance acoustique et de faible impédance acoustique (unité Mrayl). Avantageusement, les couches 51, 52 peuvent être conductrices électriquement. Les couches de forte impédance acoustique peuvent être en HfN ou en TaN par exemple. Les couches de faible impédance acoustique peuvent être en TiN ou en VN par exemple. La dernière couche 52 de l'empilement 50 sous la couche piézoélectrique 30, par exemple en TiN, peut avantageusement former l'électrode de nucléation 21. Cela réduit encore le nombre d'étapes nécessaires à la fabrication du BAW-SMR.The layers 51, 52 are respectively layers of high acoustic impedance and of low acoustic impedance, relative to each other. A factor greater than 2, and preferably greater than 3, will typically be chosen between the values of high acoustic impedance and of low acoustic impedance (Mrayl unit). Advantageously, the layers 51, 52 can be electrically conductive. The high acoustic impedance layers can be made of HfN or TaN for example. The low acoustic impedance layers can be TiN or VN for example. The last layer 52 of the stack 50 under the piezoelectric layer 30, for example in TiN, can advantageously form the electrode of nucleation 21. This further reduces the number of steps needed to manufacture the BAW-SMR.

Les figures 4A à 4E illustrent des étapes d'un procédé de fabrication d'un BAW-FBAR, selon un mode de réalisation de l'invention.THE figures 4A to 4E illustrate steps of a method of manufacturing a BAW-FBAR, according to one embodiment of the invention.

Comme illustré à la figure 4A, préalablement à la formation de l'électrode de nucléation 21, le substrat silicium 10 peut être structuré de façon à former une structure en mésa de hauteur e1, bordée par au moins un retrait de matière 11. La hauteur e1 de la structure en mésa peut être de l'ordre de quelques centaines de nanomètres à quelques microns, par exemple de l'ordre de 500 nm. Cette structuration se fait typiquement par lithographie/gravure conventionnelle.As shown in figure 4A , prior to the formation of the nucleation electrode 21, the silicon substrate 10 can be structured so as to form a mesa structure of height e1, bordered by at least one recess of material 11. The height e1 of the mesa structure can be of the order of a few hundred nanometers to a few microns, for example of the order of 500 nm. This structuring is typically done by conventional lithography/etching.

Comme illustré à la figure 4B, l'électrode de nucléation 21 est formée, de préférence par épitaxie, sur et autour de la structure en mésa. Une étape de planarisation, typiquement par polissage mécano-chimique CMP, peut ensuite être effectuée.As shown in figure 4B , the nucleation electrode 21 is formed, preferably by epitaxy, on and around the mesa structure. A planarization step, typically by CMP chemical mechanical polishing, can then be performed.

Comme illustré à la figure 4C, la couche piézoélectrique 30 est ensuite épitaxiée sur l'électrode de nucléation 21, puis la deuxième électrode 22 est formée, par exemple par dépôt PVD, sur la couche piézoélectrique 30.As shown in Fig. 4C , the piezoelectric layer 30 is then epitaxied on the nucleation electrode 21, then the second electrode 22 is formed, for example by PVD deposition, on the piezoelectric layer 30.

Comme illustré à la figure 4D, l'empilement des couches 30, 22 est structuré par lithographie/gravure de façon à présenter une dimension latérale I2 inférieure à la dimension latérale I1 de la structure en mésa sous-jacente. Avantageusement, l'électrode de nucléation 21 présente une résistance à la gravure suffisante pour obtenir un bon contrôle de l'arrêt de gravure lors de cette première gravure, en surface de l'électrode de nucléation 21. Selon un mode de réalisation, lorsque l'électrode de nucléation 21 est en TiN, elle forme une couche d'arrêt pour la gravure.As shown in 4D figure , the stack of layers 30, 22 is structured by lithography/etching so as to have a lateral dimension I2 smaller than the lateral dimension I1 of the underlying mesa structure. Advantageously, the nucleation electrode 21 has sufficient etching resistance to obtain good control of the etching stoppage during this first etching, at the surface of the nucleation electrode 21. According to one embodiment, when the Nucleation electrode 21 is made of TiN, it forms a stop layer for etching.

Comme illustré à la figure 4E, une deuxième gravure peut être effectuée pour former au moins une ouverture 41 dans l'électrode de nucléation 21, par exemple en bordure de l'empilement des couches 30, 22. Les couches 30, 22 sont typiquement protégées par le masque en résine encapsulant les couches 30, 22, lors de l'ouverture de l'électrode de nucléation 21. Une troisième gravure permet ensuite de former la cavité 40 sous l'empilement des couches 30, 22, 21. En particulier, la structure en mésa du substrat silicium est retirée au travers de l'ouverture 41 lors de cette troisième gravure. Il n'est pas nécessaire de refermer la cavité 40. L'ouverture 41 dans la couche 21 n'est pas nécessairement comblée ou rebouchée.As shown in Figure 4E , a second etching can be performed to form at least one opening 41 in the nucleation electrode 21, for example at the edge of the stack of layers 30, 22. The layers 30, 22 are typically protected by the resin mask encapsulating the layers 30, 22, during the opening of the nucleation electrode 21. A third etching then makes it possible to form the cavity 40 under the stack of the layers 30, 22, 21. In particular, the mesa structure of the substrate silicon is removed through opening 41 during this third etching. It is not necessary to close the cavity 40. The opening 41 in the layer 21 is not necessarily filled or resealed.

De façon préférée, la première gravure permet de graver la couche piézoélectrique 30 sélectivement vis-à-vis de l'électrode de nucléation 21. La troisième gravure permet de graver le substrat 10 sélectivement vis-à-vis de l'électrode de nucléation 21.Preferably, the first etching makes it possible to etch the piezoelectric layer 30 selectively with respect to the nucleation electrode 21. The third etching enables substrate 10 to be etched selectively with respect to nucleation electrode 21.

Un dispositif 1 BAW de type FBAR est ainsi avantageusement obtenu. La présente invention permet avantageusement de former des dispositifs électro-acoustiques comprenant une couche piézoélectrique LN/LT de bonne qualité cristalline sur des substrats à base de silicium, par l'intermédiaire d'une électrode de nucléation en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure, typiquement à base de nitrure de transition. Ces dispositifs électro-acoustiques BAW sont avantageusement directement intégrables ou co-intégrables en technologie silicium. D'autres applications peuvent être envisagées. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits.An FBAR-type device 1 BAW is thus advantageously obtained. The present invention advantageously makes it possible to form electro-acoustic devices comprising an LN/LT piezoelectric layer of good crystalline quality on silicon-based substrates, by means of a nucleation electrode made of an electrically conductive refractory material based on nitride, typically based on transition nitride. These BAW electro-acoustic devices are advantageously directly integrable or co-integrable in silicon technology. Other applications can be considered. The invention is not limited to the embodiments previously described.

Claims (11)

Procédé de réalisation d'un dispositif électro-acoustique (1) comprenant une couche piézoélectrique (30), ledit dispositif électro-acoustique (1) étant un filtre à ondes acoustiques de volume guidées sur réflecteur de Bragg, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : • Fournir un substrat (10) à base de silicium, • Former sur le substrat (10) une première électrode (21), • Former la couche piézoélectrique (30) sur la première électrode (21), • Former sur la couche piézoélectrique (30) une deuxième électrode (22), dans lequel la première électrode (21) est choisie en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure et dans lequel la formation de la couche piézoélectrique (30) se fait par épitaxie, sur ladite première électrode (21), d'un matériau du type ABO3, O étant l'oxygène, A étant au moins un premier élément chimique pris parmi le sodium (Na), le potassium (K), le baryum (Ba), le lithium (Li), le plomb (Pb), et B étant au moins un deuxième élément chimique pris parmi le zirconium (Zr), le titane (Ti), le niobium (Nb), le tantale (Ta),
ledit procédé comprenant en outre, avant formation de la première électrode (21), une formation d'un empilement (50) de couches (51, 52) présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles, les couches de faible impédance (52) étant à base de TiN ou de VN, et les couches de forte impédance (51) étant à base de HfN ou de TaN.
Method for producing an electro-acoustic device (1) comprising a piezoelectric layer (30), said electro-acoustic device (1) being a bulk acoustic wave filter guided on a Bragg reflector, said method comprising the following steps: • Provide a silicon-based substrate (10), • Form on the substrate (10) a first electrode (21), • Form the piezoelectric layer (30) on the first electrode (21), • Form on the piezoelectric layer (30) a second electrode (22), in which the first electrode (21) is chosen from an electrically conductive refractory material based on nitride and in which the formation of the piezoelectric layer (30) takes place by epitaxy, on the said first electrode (21), of a material of the ABO3 type, O being oxygen, A being at least one first chemical element taken from sodium (Na), potassium (K), barium (Ba), lithium (Li), lead (Pb), and B being at least a second chemical element taken from zirconium (Zr), titanium (Ti), niobium (Nb), tantalum (Ta),
said method further comprising, before forming the first electrode (21), forming a stack (50) of layers (51, 52) having alternately high and low acoustic impedances, the low impedance layers (52) being based on TiN or VN, and the high impedance layers (51) being based on HfN or TaN.
Procédé selon la revendication précédente dans lequel le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure est pris parmi les nitrures réfractaires de transition à base d'un métal de transition.Process according to the preceding claim, in which the refractory electrically conductive material based on a nitride is taken from refractory transition nitrides based on a transition metal. Procédé selon la revendication précédente dans lequel le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure est pris parmi TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, ou leurs alliages.Process according to the preceding claim, in which the nitride-based refractory electrically conductive material is chosen from among TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, or their alloys. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le dispositif électro-acoustique (1) est un filtre à ondes acoustiques de volume du type à membrane suspendue, ledit procédé comprenant en outre, après formation par épitaxie de la couche piézoélectrique (30), une gravure du substrat (10) à base de silicium sous la première électrode (21) portant la couche piézoélectrique (30), de façon à former une cavité (40).Method according to any one of the preceding claims, in which the electro-acoustic device (1) is a bulk acoustic wave filter of the suspended membrane type, the said method further comprising, after formation by epitaxy of the piezoelectric layer (30) , an etching of the silicon-based substrate (10) under the first electrode (21) bearing the piezoelectric layer (30), so as to form a cavity (40). Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la formation de la première électrode (21) et la formation de la couche piézoélectrique (30) sont effectuées par ablation laser pulsée successivement au sein d'un même réacteur sans remise à l'air entre lesdites formations.Process according to any one of the preceding claims, in which the formation of the first electrode (21) and the formation of the piezoelectric layer (30) are carried out by successively pulsed laser ablation within the same reactor without venting. between these formations. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le substrat (10) est à base de silicium orienté selon (111), la première électrode (21) est à base de nitrure de titane TiN orienté selon (111), et la couche piézoélectrique (30) est orientée selon (0001).Process according to any one of the preceding claims, in which the substrate (10) is based on silicon oriented along (111), the first electrode (21) is based on titanium nitride TiN oriented along (111), and the layer piezoelectric (30) is oriented according to (0001). Dispositif (1) électro-acoustique comprenant, en empilement selon une direction dite verticale (z), un substrat (10) à base de silicium, une première électrode (21) sur ledit substrat (10), une couche piézoélectrique (30) sur ladite première électrode (21), ladite couche piézoélectrique (30) étant à base d'un matériau du type ABO3, O étant l'oxygène, A étant au moins un premier élément chimique pris parmi le sodium (Na), le potassium (K), le baryum (Ba), le lithium (Li), le plomb (Pb), et B étant au moins un deuxième élément chimique pris parmi le zirconium (Zr), le titane (Ti), le niobium (Nb), le tantale (Ta), une deuxième électrode (22) disposée sur la couche piézoélectrique (30), le dispositif (1) étant caractérisé en ce que la première électrode (21) est en un matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure,
ledit dispositif électro-acoustique étant un filtre à ondes acoustiques de volume guidées sur un réflecteur de Bragg, comprenant, entre le substrat (10) et la première électrode (21), un empilement (50) de couches (51, 52) présentant alternativement des impédances acoustiques fortes et faibles, les couches (52) de faible impédance étant à base de TiN ou de VN, et les couches (51) de forte impédance étant à base de HfN ou de TaN.
Electro-acoustic device (1) comprising, stacked in a so-called vertical direction (z), a silicon-based substrate (10), a first electrode (21) on said substrate (10), a piezoelectric layer (30) on said first electrode (21), said piezoelectric layer (30) being based on a material of the ABO3 type, O being oxygen, A being at least one first chemical element taken from sodium (Na), potassium (K ), barium (Ba), lithium (Li), lead (Pb), and B being at least a second chemical element taken from zirconium (Zr), titanium (Ti), niobium (Nb), tantalum (Ta), a second electrode (22) arranged on the piezoelectric layer (30), the device (1) being characterized in that the first electrode (21) is made of an electrically conductive refractory material based on nitride,
said electro-acoustic device being a bulk acoustic wave filter guided on a Bragg reflector, comprising, between the substrate (10) and the first electrode (21), a stack (50) of layers (51, 52) presenting alternately high and low acoustic impedances, the low impedance layers (52) being based on TiN or VN, and the high impedance layers (51) being based on HfN or TaN.
Dispositif (1) selon la revendication précédente dans lequel le matériau réfractaire conducteur électrique à base de nitrure est pris parmi les nitrures réfractaires de transition à base d'un métal de transition, par exemple TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, ou leurs alliages.Device (1) according to the preceding claim, in which the electrically conductive refractory material based on nitride is taken from refractory transition nitrides based on a transition metal, for example TiN, VN, ZrN, TaN, HfN, NbN, or their alloys. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, dans lequel le dispositif électro-acoustique (1) est un filtre à ondes acoustiques de volume du type à membrane suspendue, comprenant une cavité (40) sous la première électrode (21) portant la couche piézoélectrique (30).Device (1) according to any one of claims 7 to 8, in which the electro-acoustic device (1) is a bulk acoustic wave filter of the suspended membrane type, comprising a cavity (40) under the first electrode ( 21) carrying the piezoelectric layer (30). Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel les première et deuxième électrodes (21, 22) sont contactées au niveau d'une face avant (101) du dispositif (1).Device (1) according to any one of claims 7 to 9, in which the first and second electrodes (21, 22) are contacted at a front face (101) of the device (1). Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la première électrode (21) est contactée au niveau d'une face arrière (100) du dispositif (1), et dans lequel la deuxième électrode (22) est contactée au niveau d'une face avant (101) du dispositif (1).Device (1) according to any one of claims 7 to 9, in which the first electrode (21) is contacted at a rear face (100) of the device (1), and in which the second electrode (22) is contacted at a front face (101) of the device (1).
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